So werden Hurrikane berechenbar

Gastbeitrag: Vereinfachtes Computermodell soll Entwicklung der tropischen Wirbelstürme im Klimawandel zeigen

Hamburg. Wenn sich die Atmosphäre unterschiedlich stark erwärmt, gerät die Luft in Bewegung, es entsteht Wind. Nehmen Stürme also durch den Klimawandel künftig zu? Wie entwickeln sich die gefährlichen tropischen Wirbelstürme, die mit Windgeschwindigkeiten von bis zu 400 Kilometern pro Stunde schon heute oft zu schweren Naturkatastrophen führen? Im Nordatlantik haben die sogenannten Hurrikane in den letzten 20 Jahren nachweislich zugenommen, im Nordostpazifik dagegen gab es weniger Wirbelstürme.

Tatsache ist, dass sich die Vorgänge in der Atmosphäre mit zunehmenden Temperaturen wandeln. Am KlimaCampus erforschen wir, was dabei genau passiert. Wo geht zum Beispiel die Wärmeenergie hin, die die Luft in Bewegung bringt?

Tropische Wirbelstürme, auch Zyklone, Hurrikane oder Taifune genannt, entstehen, wenn über dem Ozean große Mengen Wasser verdunsten und mit der warmen Luft aufsteigen. Mit der Erdrotation beginnt sich die feuchte Luft zu drehen und saugt von unten und außen immer mehr feuchte Luftmassen an. Damit ein solcher Wirbel entsteht, muss die Wassertemperatur über 26 Grad Celsius liegen. Und während er außen seine zerstörerische Kraft entfaltet, herrscht innen, im "Auge" des Sturms, nur ein schwacher Wind. Je wärmer die Ozeanoberfläche, desto mehr Wasser verdunstet, und der Luftwirbel wird intensiver.

Wie stark ein Hurrikan wird, hängt aber auch davon ab, wie hoch die Luft aufsteigen kann. Spätestens an der Tropopause in etwa 17 Kilometer Höhe ist Schluss: Weil ab hier eine stabile horizontale Schichtung die feuchten Luftmassen zurückhalten.

Allerdings zeigt der Weltklimabericht, dass sich die Tropopause in den Tropen im Zuge des Klimawandels voraussichtlich schneller erwärmen wird als die Oberflächen der Ozeane. Der Temperaturunterschied zwischen Ozean und Tropopause, der den Aufstieg der warmen Luft erst möglich macht, wird daher immer kleiner. Ob dies die Wirbelstürme in der Zukunft intensiviert oder eher abschwächt, wollen wir herausfinden.

Hierzu teilen meine Kollegen und ich Hurrikane in drei Bereiche - "Boxen" - ein. Durch diese Vereinfachung lassen sich grundlegende Prozesse besser erkennen als in einem komplizierten Klimamodell. Für jede Box berechnen wir Temperatur, Feuchte und Windgeschwindigkeit. Das warme Auge des Sturms ist eine Box, in der annähernd Windstille angenommen wird. Der umliegende "Augenwall", die mittlere Box, ist sehr feucht und besteht fast nur aus Wolken. Die Windgeschwindigkeit ist hier am größten. In der dritten, äußeren Box ist es kühler. Hier wird Feuchte von der Wasseroberfläche aufgenommen und strömt ins Zentrum.

Für uns ist interessant, wie viel Energie - als Wärme oder Wind - von einer Box in die andere fließt. So können wir berechnen, wie Hurrikane sich unter veränderten Bedingungen entwickeln - auch im schlimmsten Fall.

Prof. Thomas Frisius, Meteorologe, entwickelt physikalische Modelle.